Desvendando o dark genome

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dark genome

O dark genome é uma porção majoritária no genoma que ainda abriga inúmeros segredos

Autor | César H. Yokomizo 

 

O genoma humano é composto por aproximadamente 20.000 genes capazes de serem expressos e resultarem em proteínas. Essa região, onde estão contidos os genes que são expressos, pode ser definida como a região codificante, representando apenas ~1.5% da totalidade do genoma.

 

Agora você pode estar se perguntando: "Mas e os outros 98.5% do genoma??"

 

É aí que entra o Dark genome, uma porção de aproximadamente 98.5% do nosso genoma, que é composta de elementos repetitivos, enhancers, sequências regulatórias e RNA não-codificante.

 

Por muito tempo se pensou que o Dark genome não passava de uma porção com menor valor e utilidade dentro do genoma humano, no entanto, como iremos demonstrar nesse post, essa visão vêm se tornando cada dia mais obsoleta.

 

Historicamente, os esforços no campo da genômica humana foram direcionados para elucidar quais genes codificam para proteínas, uma vez que estes são a base sobre a qual se constroem diversas terapias e pesquisas científicas. 

 

O ápice desses esforços foi atingido com a publicação do Genoma Humano, onde verificou-se que a quantidade de genes que codificavam para proteínas era bem menor do que o imaginado, passando dos ~100.000 genes das estimativas iniciais para os ~20.000 genes atuais.

 

A mudança de paradigma em relação ao Dark genome se deu com o desenvolvimento das tecnologias de sequenciamento NGS - next generation sequencing - que possibilitaram o desenvolvimento de novos métodos analíticos. 

 

Um exemplo desses novos métodos é o Ribo-Seq, que sequencia vastas regiões do genoma buscando “pegadas” ribossomais, ou seja, regiões onde os ribossomos teriam se acoplado e realizado o processo de tradução (rna→peptídeo). 

 

Pesquisadores do Broad Institute, utilizaram dados gerados por essa metodologia para analisar sequências encontradas no Dark genome com o objetivo de verificar se as sequências possuíam algum valor biológico, se eram apenas ruído ou se produziam proteínas que participavam em processos celulares, com foca especial nos processos cancerígenos.

 

Foram analisadas 553 ORFs - open reading frames - para responder 3 perguntas centrais a respeito das sequências: 

 

1. Avaliação da capacidade de codificar para uma proteína estável;

2. A capacidade de alterar o estado celular, conforme mensurado por alterações de expressão gênica;

3. A exigência de uma ORF identificada por Ribo-seq para manutenção do crescimento de células cancerígenas.

 

No estudo, foram obtidos os seguintes resultados: 

 

~50% das ORFs produziram proteínas detectáveis e estáveis; 

~30% das ORFs impactaram a expressão gênica celular;

~10% das ORFs eram necessárias para a viabilidade de células cancerígenas.

Em outro estudo, pesquisadores da Universidade de Cambridge observaram proteínas expressas em regiões do dark genome que estariam associadas com a esquizofrenia e o transtorno bipolar. 

 

Essas proteínas poderiam ser utilizadas como marcadores moleculares para realizar a distinção entre as doenças, pois estas são condições difíceis de diagnosticar.

 

Os resultados mostraram nORF - novel ORFs - que a priori auxiliam positivamente no desenvolvimento humano, mas podem sofrer alterações decorrentes de fatores ambientais e/ou genéticos, e então passam a participar do desenvolvimento/susceptibilidade à esquizofrenia ou ao transtorno bipolar.

Estas duas pesquisas são apenas alguns exemplos do potencial de conhecimento e inovação que podem estar escondidos no Dark genome, envolvendo diversas doenças humanas cuja compreensão vai muito além dos nossos ~20.000 genes anotados atualmente. 


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Saiba mais: 

 

The dark genome: new sources of cancer proteins?

Dark genome may hint at new bipolar and schizophrenia therapies  

Single-cell Ribo-seq reveals cell cycle-dependent translational pausing

 

#ferramentas #bioinformatica  #edutaugc #darkgenome

Última atualização: March 17, 2022, 9:26 p.m.

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